JP4374798B2 - 微粉炭焚ボイラ設備のミル一次空気流量制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微粉炭焚ボイラ設備のミル一次空気流量制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は火力発電等に用いられる微粉炭焚のボイラ設備の一例を表わすものであって、１は微粉炭焚のボイラ、２はボイラ１の火炉、３は火炉２の下流側に形成された後部伝熱部、４は火炉２に配設された微粉炭燃焼用のバーナ、５はバーナ４のウィンドボックス、６は石炭を微粉砕し且つ乾燥させ微粉炭としてバーナ４へ供給するためのミル、７は微粉炭の乾燥並びに搬送用の一次空気をミル６へ供給する一次空気ライン、８は燃焼用の二次空気をウィンドボックス５へ供給する二次空気ライン、９はボイラ１から排出される排ガスが流れる排ガスライン、１０は排ガスと一次空気並びに二次空気とを熱交換させる空気予熱器、１１は一次空気を圧送する一次通風機（ＰＡＦ）、１２は二次空気を圧送する押込通風機（ＦＤＦ）、１３は空気予熱器１０をバイパスするよう一次空気ライン７に設けられた一次空気バイパスラインであり、前記一次空気ライン７と一次空気バイパスライン１３途中に、一次空気ライン７を流れ空気予熱器１０を通過する一次空気の流量と、一次空気バイパスライン１３を流れ空気予熱器１０をバイパスする一次空気の流量とを調節することにより、ミル６出口の一次空気の温度を制御するための一次空気温度調節ダンパ１４，１５を設け、前記一次空気バイパスライン１３の合流点より下流側における一次空気ライン７途中に、ミル６へ供給される一次空気の流量を制御するための一次空気流量調節ダンパ１６を設けると共に、前記ミル６へ供給されるミル一次空気流量１７を検出する流量検出器１８と、前記ミル６へ供給されるミル給炭量１９を検出する給炭量検出器２０と、ミル６の出側におけるミル出口一次空気温度３６を検出する温度検出器３５と、前記流量検出器１８で検出されたミル一次空気流量１７が前記給炭量検出器２０で検出されたミル給炭量１９に基づくミル一次空気流量設定値と等しくなるよう一次空気流量調節ダンパ１６へ一次空気流量調節ダンパ開度指令２１を出力すると共に、前記温度検出器３５で検出されたミル出口一次空気温度３６がミル出口一次空気温度設定値と等しくなるよう一次空気温度調節ダンパ１４，１５へ一次空気温度調節ダンパ開度指令６０，６１を出力する制御器２２とを設けてある。
【０００３】
前記制御器２２は、図５に示される如く、ミル給炭量１９に基づきミル一次空気流量設定値２３を求めて出力する基本関数発生器２４と、必要に応じて操作員の手動操作によりミル一次空気流量設定値２３に対するバイアス２５を設定するためのバイアス設定器２６と、前記基本関数発生器２４から出力されるミル一次空気流量設定値２３に対しバイアス設定器２６で設定されたバイアス２５を加算しミル一次空気流量設定値２３’として出力する加算器２７と、該加算器２７から出力されるミル一次空気流量設定値２３’と前記流量検出器１８で検出されたミル一次空気流量１７とのミル一次空気流量偏差２８を求めて出力する減算器２９と、該減算器２９から出力されるミル一次空気流量偏差２８を比例積分処理して該ミル一次空気流量偏差２８をなくすための一次空気流量調節ダンパ開度指令２１を出力する比例積分調節器３０と、予め設定されたミル出口一次空気温度設定値６２と前記温度検出器３５で検出されたミル出口一次空気温度３６とのミル出口一次空気温度偏差６３を求めて出力する減算器６４と、該減算器６４から出力されるミル出口一次空気温度偏差６３を比例積分処理して該ミル出口一次空気温度偏差６３をなくすための一次空気温度調節ダンパ開度指令６０，６１を出力する比例積分調節器６５とを備えてなる構成を有している。
【０００４】
尚、前記基本関数発生器２４には、図６に示されるように、ミル給炭量１９とミル一次空気流量設定値２３との基本となる関係を表わす関数が入力されており、該関数は、ミル給炭量１９が所定の値以下である場合には、ミル一次空気流量設定値２３を略一定の値として出力し、ミル給炭量１９が所定の値を越えている場合には、ミル給炭量１９の増減に対しミル一次空気流量設定値２３を略比例させる形で増減させるような関数としてある。
【０００５】
図４に示されるような微粉炭焚のボイラ設備においては、一次通風機１１の作動により一次空気がミル６へ供給され、該ミル６で粉砕され且つ乾燥された微粉炭がバーナ４へ供給されると共に、押込通風機１２の作動により二次空気がウィンドボックス５へ供給され、火炉２内で微粉炭の燃焼が行われ、発生した燃焼ガスの熱により、後部伝熱部３内の図示していない再熱器、過熱器、節炭器等が加熱されて蒸気が発生し、該蒸気によって図示していない蒸気タービンが駆動されて発電が行われる一方、前記後部伝熱部３から排出される排ガスは、排ガスライン９を流れて空気予熱器１０へ導入され、該空気予熱器１０において前記一次空気並びに二次空気が加熱され、熱回収が行われるようになっている。
【０００６】
このとき、前記ミル６へ供給されるミル一次空気流量１７は流量検出器１８によって検出され、且つ前記ミル６へ供給されるミル給炭量１９は給炭量検出器２０によって検出されており、制御器２２においては、給炭量検出器２０で検出されたミル給炭量１９に基づきミル一次空気流量設定値２３が基本関数発生器２４で求められて加算器２７へ出力され、ここで、バイアス２５が設定されていない場合には、前記基本関数発生器２４から出力されるミル一次空気流量設定値２３がそのまま加算器２７からミル一次空気流量設定値２３’として減算器２９へ出力され、該減算器２９において前記加算器２７から出力されるミル一次空気流量設定値２３’と前記流量検出器１８で検出されたミル一次空気流量１７とのミル一次空気流量偏差２８が求められて比例積分調節器３０へ出力され、該比例積分調節器３０において前記減算器２９から出力されるミル一次空気流量偏差２８が比例積分処理されて該ミル一次空気流量偏差２８をなくすための一次空気流量調節ダンパ開度指令２１が一次空気流量調節ダンパ１６へ出力され、該一次空気流量調節ダンパ１６の開度調節により、前記ミル６へ供給されるミル一次空気流量１７がミル一次空気流量設定値２３と等しくなるよう制御が行われる。
【０００７】
一方、前記ミル６の出側におけるミル出口一次空気温度３６は温度検出器３５によって検出されており、前記制御器２２の減算器６４においては、予め設定されたミル出口一次空気温度設定値６２と前記温度検出器３５で検出されたミル出口一次空気温度３６とのミル出口一次空気温度偏差６３が求められて比例積分調節器６５へ出力され、該比例積分調節器６５において前記減算器６４から出力されるミル出口一次空気温度偏差６３が比例積分処理されて該ミル出口一次空気温度偏差６３をなくすための一次空気温度調節ダンパ開度指令６０，６１が一次空気温度調節ダンパ１４，１５へ出力され、該一次空気温度調節ダンパ１４，１５の開度調節により、前記ミル６の出側におけるミル出口一次空気温度３６がミル出口一次空気温度設定値６２と等しくなるよう制御が行われる。
【０００８】
又、前記ミル６の起動時や湿分の多い石炭がミル６に供給された場合には、必要に応じて操作員の手動操作によりバイアス設定器２６においてミル一次空気流量設定値２３に対するバイアス２５が設定され、前記基本関数発生器２４から出力されるミル一次空気流量設定値２３に対しバイアス設定器２６で設定されたバイアス２５が加算され、前記ミル一次空気流量１７がバイアス２５の分だけ増量されるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の如く、一次空気の一部を空気予熱器１０を通さずにバイパスさせることによってミル出口一次空気温度３６を一定に制御するようにした従来の微粉炭焚ボイラ設備の場合、湿分の少ない石炭、即ち一次空気の熱量が低くてよい石炭がミル６に供給されると、ミル出口一次空気温度３６が上昇するため、該ミル出口一次空気温度３６を下げるように、空気予熱器１０をバイパスする一次空気の流量が増加し、空気予熱器１０での熱交換量が低下して、結果的に空気予熱器１０の出口ガス温度が上昇し、系外に捨てられてしまう熱が多くなってボイラ効率の低下につながる一方、空気予熱器１０の下流側機器等の耐熱温度を越えるような場合には、炭種の変更を余儀なくされたり、負荷の制約につながるという欠点を有していた。
【００１０】
尚、ミル６に注水することによって一次空気の流量を強制的に増加させる方法もあるが、この方法も結果的には石炭を乾燥させるために無駄な熱を消費して損失が多くなり、やはりボイラ効率の低下につながり、好ましい手段であるとは言えなかった。
【００１１】
本発明は、斯かる実情に鑑み、湿分の少ない石炭がミルに供給されたような場合にも、空気予熱器をバイパスする一次空気の流量を増加させずに、空気予熱器での熱交換量を確保し得、空気予熱器出口ガス温度を低下させて、系外に捨てられてしまう熱を最小限に抑えることができ、ボイラ効率向上を図り得る微粉炭焚ボイラ設備のミル一次空気流量制御装置を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、微粉炭焚のボイラから排出される排ガスとミルへ供給される一次空気並びにボイラへ供給される燃焼用の二次空気とを熱交換させる空気予熱器を備え、空気予熱器を通過する一次空気の流量と、空気予熱器をバイパスする一次空気の流量とを調節することにより、ミル出口一次空気温度を一定に制御するよう構成した微粉炭焚ボイラ設備のミル一次空気流量制御装置であって、
空気予熱器出口ガス温度が設定値より高く、ミル入口一次空気温度が設定値より低く、ミル給炭量が設定値より多く、ミル出口一次空気温度が設定値と略等しく、且つミル差圧が設定値より低い場合に、ミル給炭量に基づくミル一次空気流量設定値を低く設定し、ミル一次空気流量を低下させる制御器を備えたことを特徴とする微粉炭焚ボイラ設備のミル一次空気流量制御装置にかかるものである。
【００１３】
前記微粉炭焚ボイラ設備のミル一次空気流量制御装置においては、ミル入口一次空気温度の設定値を段階的に複数設定し、該段階的に複数設定された設定値のうちどの設定値よりミル入口一次空気温度が低くなっているかに応じて、ミル給炭量に基づくミル一次空気流量設定値を段階的に低く設定することができる。
【００１４】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１５】
空気予熱器出口ガス温度が設定値より高く、ミル入口一次空気温度が設定値より低く、ミル給炭量が設定値より多く、ミル出口一次空気温度が設定値と略等しく、且つミル差圧が設定値より低い場合に、ミル給炭量に基づくミル一次空気流量設定値を低く設定し、ミル一次空気流量を低下させるようにすると、湿分の少ない石炭、即ち一次空気の熱量が低くてよい石炭がミルに供給されたとしても、ミル一次空気流量を低下させた分だけ一次空気の熱量が低くなり、ミル出口一次空気温度が低下するため、該ミル出口一次空気温度を上げるように、空気予熱器を通過する一次空気の流量が増やされて空気予熱器をバイパスする一次空気の流量が増加しなくなり、且つミル一次空気流量を低下させた分だけボイラへ供給される全体の空気流量が減少するためそれを補うように二次空気の流量が増加する形となり、空気予熱器での熱交換量が低下しなくなって、空気予熱器出口ガス温度の上昇が抑えられ、系外に捨てられてしまう熱が少なくなってボイラ効率の向上につながる一方、空気予熱器の下流側機器等の耐熱温度を越えるようなことが避けられ、炭種の変更を余儀なくされたり、負荷の制約につながる心配もなくなる。
【００１６】
前記微粉炭焚ボイラ設備のミル一次空気流量制御装置において、ミル入口一次空気温度の設定値を段階的に複数設定し、該段階的に複数設定された設定値のうちどの設定値よりミル入口一次空気温度が低くなっているかに応じて、ミル給炭量に基づくミル一次空気流量設定値を段階的に低く設定するようにすると、よりきめの細かい制御を行うことが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１８】
図１及び図２は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図４及び図５と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図４及び図５に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１及び図２に示す如く、空気予熱器１０の出口側における排ガスライン９途中に設けた温度検出器３１で検出された空気予熱器出口ガス温度３２と、一次空気バイパスライン１３の合流点より下流側における一次空気ライン７途中に設けた温度検出器３３で検出されたミル入口一次空気温度３４と、給炭量検出器２０で検出されたミル給炭量１９と、ミル６の出側に設けられた温度検出器３５で検出されたミル出口一次空気温度３６と、差圧検出器３７で検出されたミル差圧３８と、流量検出器１８で検出されたミル一次空気流量１７とを制御器２２へ入力し、該制御器２２において、空気予熱器出口ガス温度３２が設定値より高く、ミル入口一次空気温度３４が設定値より低く、ミル給炭量１９が設定値より多く、ミル出口一次空気温度３６が設定値と略等しく、且つミル差圧３８が設定値より低い場合に、ミル給炭量１９に基づくミル一次空気流量設定値２３を低く設定し、ミル一次空気流量１７を低下させるよう構成した点にある。
【００１９】
本図示例の場合、前記制御器２２は、図２に示す如く、従来と同様の減算器６４と比例積分調節器６５に加え、更に、
ミル給炭量１９に基づきミル一次空気流量設定値２３を求めて出力する基本関数発生器２４と、
ミル給炭量１９に基づき基本となるミル一次空気流量設定値２３を一段階低く設定しミル一次空気流量設定値２３Ａとして出力する第一関数発生器２４Ａと、
ミル給炭量１９に基づき基本となるミル一次空気流量設定値２３を二段階低く設定しミル一次空気流量設定値２３Ｂとして出力する第二関数発生器２４Ｂと、
ミル給炭量１９に基づき基本となるミル一次空気流量設定値２３を三段階低く設定しミル一次空気流量設定値２３Ｃとして出力する第三関数発生器２４Ｃと、
ミル給炭量１９が設定値（Ａ［ｔ／ｈ］）より多く、ミル出口一次空気温度３６が設定値（Ｔx［℃］）と略等しく（Ｔx±３［℃］程度の範囲）、且つミル差圧３８が設定値（ΔＰ［ｋＰａ］）より低い場合に「１」となる論理積信号３９を出力するＡＮＤ回路４０と、
該ＡＮＤ回路４０から出力される論理積信号３９が「１」で、且つ空気予熱器出口ガス温度３２が設定値（ＴG［℃］）より高い場合に「１」となる論理積信号４１を出力するＡＮＤ回路４２と、
該ＡＮＤ回路４２から出力される論理積信号４１が「１」で、且つミル入口一次空気温度３４が設定値（Ｔ0［℃］）より低く設定値（Ｔ1［℃］）より高い場合に「１」となる論理積信号４３を出力するＡＮＤ回路４４と、
前記ＡＮＤ回路４２から出力される論理積信号４１が「１」で、且つミル入口一次空気温度３４が設定値（Ｔ1［℃］）より低く設定値（Ｔ2［℃］）より高い場合に「１」となる論理積信号４５を出力するＡＮＤ回路４６と、
前記ＡＮＤ回路４２から出力される論理積信号４１が「１」で、且つミル入口一次空気温度３４が設定値（Ｔ2［℃］）より低い場合に「１」となる論理積信号４７を出力するＡＮＤ回路４８と、
通常の状態では図２中ｂ側に切り換えられ基本関数発生器２４から出力されるミル一次空気流量設定値２３をそのままミル一次空気流量設定値２３Ｄとして出力する一方、ＡＮＤ回路４４から出力される論理積信号４３が「１」である場合には図２中ａ側に切り換えられ第一関数発生器２４Ａから出力されるミル一次空気流量設定値２３Ａをミル一次空気流量設定値２３Ｄとして出力する切換器４９と、
通常の状態では図２中ｂ側に切り換えられ切換器４９から出力されるミル一次空気流量設定値２３Ｄをそのままミル一次空気流量設定値２３Ｅとして出力する一方、ＡＮＤ回路４６から出力される論理積信号４５が「１」である場合には図２中ａ側に切り換えられ第二関数発生器２４Ｂから出力されるミル一次空気流量設定値２３Ｂをミル一次空気流量設定値２３Ｅとして出力する切換器５０と、
通常の状態では図２中ｂ側に切り換えられ切換器５０から出力されるミル一次空気流量設定値２３Ｅをそのままミル一次空気流量設定値２３Ｆとして出力する一方、ＡＮＤ回路４８から出力される論理積信号４７が「１」である場合には図２中ａ側に切り換えられ第三関数発生器２４Ｃから出力されるミル一次空気流量設定値２３Ｃをミル一次空気流量設定値２３Ｆとして出力する切換器５１と、
該切換器５１から出力されるミル一次空気流量設定値２３Ｆと前記流量検出器１８で検出されたミル一次空気流量１７とのミル一次空気流量偏差２８を求めて出力する減算器２９と、
該減算器２９から出力されるミル一次空気流量偏差２８を比例積分処理して該ミル一次空気流量偏差２８をなくすための一次空気流量調節ダンパ開度指令２１を出力する比例積分調節器３０と
を備えてなる構成を有している。
【００２０】
尚、従来と同様、前記基本関数発生器２４には、図３に示すように、ミル給炭量１９とミル一次空気流量設定値２３との基本となる関係を表わす関数が入力されているが、第一関数発生器２４Ａには、ミル給炭量１９に基づき基本となるミル一次空気流量設定値２３を一段階低く設定しミル一次空気流量設定値２３Ａとして出力するような関数を入力し、第二関数発生器２４Ｂには、ミル給炭量１９に基づき基本となるミル一次空気流量設定値２３を二段階低く設定しミル一次空気流量設定値２３Ｂとして出力するような関数を入力し、第三関数発生器２４Ｃには、ミル給炭量１９に基づき基本となるミル一次空気流量設定値２３を三段階低く設定しミル一次空気流量設定値２３Ｃとして出力するような関数を入力してある。
【００２１】
ここで、前述の如く、基本となるミル一次空気流量設定値２３を低く設定する上で、基準となるのは空気予熱器出口ガス温度３２であって、この設定値（ＴG［℃］）に関しては、空気予熱器１０の下流側機器等の耐熱温度並びにボイラ効率を考慮した温度としてあるが、これに加えて、ミル入口一次空気温度３４を見ているのは、該ミル入口一次空気温度３４がある温度（例えばＴ0［℃］）以上の状態でミル一次空気流量１７を絞ると、一次空気の温度が上がりすぎてミル６に悪影響を及ぼす虞があり、これを避けるためであり、又、ミル給炭量１９とミル出口一次空気温度３６とミル差圧３８を見ているのは、ミル６が定格以上の状態で運転されていることを確認するためであり、そのうちの特にミル差圧３８はミル６内における石炭の炭層形成量のインデックスであって、ミル差圧３８がある圧力以上の状態、即ちミル６内における石炭の炭層形成量が多い状態でミル一次空気流量１７を絞ると、ミル６から微粉炭が搬出されにくくなってますます炭層形成量が増え、ミル６の負担が大きくなる虞があり、これを避けるためである。
【００２２】
次に、上記図示例の作動を説明する。
【００２３】
本図示例における微粉炭焚のボイラ設備においては、従来と同様、一次通風機１１の作動により一次空気がミル６へ供給され、該ミル６で粉砕され且つ乾燥された微粉炭がバーナ４へ供給されると共に、押込通風機１２の作動により二次空気がウィンドボックス５へ供給され、火炉２内で微粉炭の燃焼が行われ、発生した燃焼ガスの熱により、後部伝熱部３内の図示していない再熱器、過熱器、節炭器等が加熱されて蒸気が発生し、該蒸気によって図示していない蒸気タービンが駆動されて発電が行われる一方、前記後部伝熱部３から排出される排ガスは、排ガスライン９を流れて空気予熱器１０へ導入され、該空気予熱器１０において前記一次空気並びに二次空気が加熱され、熱回収が行われるようになっているが、このとき、前記ミル６へ供給されるミル一次空気流量１７は流量検出器１８によって検出され、且つ前記ミル６へ供給されるミル給炭量１９は給炭量検出器２０によって検出され、更に、空気予熱器出口ガス温度３２は温度検出器３１によって検出され、ミル入口一次空気温度３４は温度検出器３３によって検出され、ミル出口一次空気温度３６は温度検出器３５で検出され、ミル差圧３８は差圧検出器３７によって検出され、それぞれ制御器２２へ入力されている。
【００２４】
前記制御器２２においては、給炭量検出器２０で検出されたミル給炭量１９に基づきミル一次空気流量設定値２３が基本関数発生器２４で求められて切換器４９へ出力される一方、前記ミル給炭量１９に基づき基本となるミル一次空気流量設定値２３を一段階低く設定したミル一次空気流量設定値２３Ａが第一関数発生器２４Ａで求められて切換器４９へ出力され、又、前記ミル給炭量１９に基づき基本となるミル一次空気流量設定値２３を二段階低く設定したミル一次空気流量設定値２３Ｂが第二関数発生器２４Ｂで求められて切換器５０へ出力され、更に又、前記ミル給炭量１９に基づき基本となるミル一次空気流量設定値２３を三段階低く設定したミル一次空気流量設定値２３Ｃが第三関数発生器２４Ｃで求められて切換器５１へ出力されており、ここで、空気予熱器出口ガス温度３２が設定値（ＴG［℃］）以下であるか、ミル入口一次空気温度３４が設定値（Ｔ0［℃］）以上であるか、ミル給炭量１９が設定値（Ａ［ｔ／ｈ］）以下であるか、ミル出口一次空気温度３６が設定値（Ｔx［℃］）と略等しくなっていないか、又はミル差圧３８が設定値（ΔＰ［ｋＰａ］）以上である場合には、ＡＮＤ回路４４，４６，４８から出力される論理積信号４３，４５，４７はいずれも「０」となるため、切換器４９，５０，５１はいずれも図２中ｂ側に切り換えられており、基本関数発生器２４から出力されるミル一次空気流量設定値２３がそのまま切換器４９，５０，５１を経てミル一次空気流量設定値２３Ｆとして減算器２９へ出力され、該減算器２９において前記切換器５１から出力されるミル一次空気流量設定値２３Ｆと前記流量検出器１８で検出されたミル一次空気流量１７とのミル一次空気流量偏差２８が求められて比例積分調節器３０へ出力され、該比例積分調節器３０において前記減算器２９から出力されるミル一次空気流量偏差２８が比例積分処理されて該ミル一次空気流量偏差２８をなくすための一次空気流量調節ダンパ開度指令２１が一次空気流量調節ダンパ１６へ出力され、該一次空気流量調節ダンパ１６の開度調節により、前記ミル６へ供給されるミル一次空気流量１７がミル一次空気流量設定値２３と等しくなるよう制御が行われる。
【００２５】
これに対し、空気予熱器出口ガス温度３２が設定値（ＴG［℃］）より高く、ミル入口一次空気温度３４が設定値（Ｔ0［℃］）より低く設定値（Ｔ1［℃］）より高く、ミル給炭量１９が設定値（Ａ［ｔ／ｈ］）より多く、ミル出口一次空気温度３６が設定値（Ｔx［℃］）と略等しく、且つミル差圧３８が設定値（ΔＰ［ｋＰａ］）より低い場合には、ＡＮＤ回路４４から出力される論理積信号４３が「１」となって、切換器４９が図２中ａ側に切り換えられ、ＡＮＤ回路４６，４８から出力される論理積信号４５，４７はいずれも「０」のままで切換器５０，５１は図２中ｂ側に保持されているため、第一関数発生器２４Ａから出力されるミル一次空気流量設定値２３Ａが切換器４９，５０，５１を経てミル一次空気流量設定値２３Ｆとして減算器２９へ出力され、該減算器２９において前記切換器５１から出力されるミル一次空気流量設定値２３Ｆと前記流量検出器１８で検出されたミル一次空気流量１７とのミル一次空気流量偏差２８が求められて比例積分調節器３０へ出力され、該比例積分調節器３０において前記減算器２９から出力されるミル一次空気流量偏差２８が比例積分処理されて該ミル一次空気流量偏差２８をなくすための一次空気流量調節ダンパ開度指令２１が一次空気流量調節ダンパ１６へ出力され、該一次空気流量調節ダンパ１６の開度調節により、前記ミル６へ供給されるミル一次空気流量１７が、基本となるミル一次空気流量設定値２３を一段階低く設定したミル一次空気流量設定値２３Ａと等しくなるよう制御される。
【００２６】
又、空気予熱器出口ガス温度３２が設定値（ＴG［℃］）より高く、ミル入口一次空気温度３４が設定値（Ｔ1［℃］）より低く設定値（Ｔ2［℃］）より高く、ミル給炭量１９が設定値（Ａ［ｔ／ｈ］）より多く、ミル出口一次空気温度３６が設定値（Ｔx［℃］）と略等しく、且つミル差圧３８が設定値（ΔＰ［ｋＰａ］）より低い場合には、ＡＮＤ回路４６から出力される論理積信号４５が「１」となって、切換器５０が図２中ａ側に切り換えられ、ＡＮＤ回路４８から出力される論理積信号４７は「０」のままで切換器５１は図２中ｂ側に保持されているため、第二関数発生器２４Ｂから出力されるミル一次空気流量設定値２３Ｂが切換器５０，５１を経てミル一次空気流量設定値２３Ｆとして減算器２９へ出力され、該減算器２９において前記切換器５１から出力されるミル一次空気流量設定値２３Ｆと前記流量検出器１８で検出されたミル一次空気流量１７とのミル一次空気流量偏差２８が求められて比例積分調節器３０へ出力され、該比例積分調節器３０において前記減算器２９から出力されるミル一次空気流量偏差２８が比例積分処理されて該ミル一次空気流量偏差２８をなくすための一次空気流量調節ダンパ開度指令２１が一次空気流量調節ダンパ１６へ出力され、該一次空気流量調節ダンパ１６の開度調節により、前記ミル６へ供給されるミル一次空気流量１７が、基本となるミル一次空気流量設定値２３を二段階低く設定したミル一次空気流量設定値２３Ｂと等しくなるよう制御される。
【００２７】
更に又、空気予熱器出口ガス温度３２が設定値（ＴG［℃］）より高く、ミル入口一次空気温度３４が設定値（Ｔ2［℃］）より低く、ミル給炭量１９が設定値（Ａ［ｔ／ｈ］）より多く、ミル出口一次空気温度３６が設定値（Ｔx［℃］）と略等しく、且つミル差圧３８が設定値（ΔＰ［ｋＰａ］）より低い場合には、ＡＮＤ回路４８から出力される論理積信号４７が「１」となって、切換器５１が図２中ａ側に切り換えられるため、第三関数発生器２４Ｃから出力されるミル一次空気流量設定値２３Ｃが切換器５１を経てミル一次空気流量設定値２３Ｆとして減算器２９へ出力され、該減算器２９において前記切換器５１から出力されるミル一次空気流量設定値２３Ｆと前記流量検出器１８で検出されたミル一次空気流量１７とのミル一次空気流量偏差２８が求められて比例積分調節器３０へ出力され、該比例積分調節器３０において前記減算器２９から出力されるミル一次空気流量偏差２８が比例積分処理されて該ミル一次空気流量偏差２８をなくすための一次空気流量調節ダンパ開度指令２１が一次空気流量調節ダンパ１６へ出力され、該一次空気流量調節ダンパ１６の開度調節により、前記ミル６へ供給されるミル一次空気流量１７が、基本となるミル一次空気流量設定値２３を三段階低く設定したミル一次空気流量設定値２３Ｃと等しくなるよう制御される。
【００２８】
このように、空気予熱器出口ガス温度３２が設定値より高く、ミル入口一次空気温度３４が設定値より低く、ミル給炭量１９が設定値より多く、ミル出口一次空気温度３６が設定値と略等しく、且つミル差圧３８が設定値より低い場合に、ミル給炭量１９に基づくミル一次空気流量設定値２３を低く設定し、ミル一次空気流量１７を低下させるようにすると、湿分の少ない石炭、即ち一次空気の熱量が低くてよい石炭がミル６に供給されたとしても、ミル一次空気流量１７を低下させた分だけ一次空気の熱量が低くなり、ミル出口一次空気温度３６が低下するため、該ミル出口一次空気温度３６を上げるように、空気予熱器１０を通過する一次空気の流量が増やされて空気予熱器１０をバイパスする一次空気の流量が増加しなくなり、且つミル一次空気流量１７を低下させた分だけボイラ１へ供給される全体の空気流量が減少するためそれを補うように二次空気の流量が増加する形となり、空気予熱器１０での熱交換量が低下しなくなって、空気予熱器出口ガス温度３２の上昇が抑えられ、系外に捨てられてしまう熱が少なくなってボイラ効率の向上につながる一方、空気予熱器１０の下流側機器等の耐熱温度を越えるようなことが避けられ、炭種の変更を余儀なくされたり、負荷の制約につながる心配もなくなる。尚、前記ミル一次空気流量１７を低下させることに伴って低下するミル出口一次空気温度３６は、通常、およそ１〜２［℃］程度であり、ミル給炭量１９に基づくミル一次空気流量設定値２３を低く設定するための一つの条件、即ちミル出口一次空気温度３６が設定値（Ｔx［℃］）と略等しい（Ｔx±３［℃］程度の範囲）という条件は維持される形となる。
【００２９】
しかも、本図示例の場合、ミル入口一次空気温度３４の設定値を段階的に複数（Ｔ0［℃］，Ｔ1［℃］，Ｔ2［℃］の三個）設定し、該段階的に複数設定された設定値のうちどの設定値よりミル入口一次空気温度３４が低くなっているかに応じて、ミル給炭量１９に基づくミル一次空気流量設定値２３を段階的に低く設定するようにしてあるため、よりきめの細かい制御を行うことが可能となる。
【００３０】
こうして、湿分の少ない石炭がミル６に供給されたような場合にも、空気予熱器１０をバイパスする一次空気の流量を増加させずに、空気予熱器１０での熱交換量を確保し得、空気予熱器出口ガス温度３２を低下させて、系外に捨てられてしまう熱を最小限に抑えることができ、ボイラ効率向上を図り得る。
【００３１】
尚、本発明の微粉炭焚ボイラ設備のミル一次空気流量制御装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の微粉炭焚ボイラ設備のミル一次空気流量制御装置によれば、湿分の少ない石炭がミルに供給されたような場合にも、空気予熱器をバイパスする一次空気の流量を増加させずに、空気予熱器での熱交換量を確保し得、空気予熱器出口ガス温度を低下させて、系外に捨てられてしまう熱を最小限に抑えることができ、ボイラ効率向上を図り得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例の全体概要構成図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例における制御器のブロック図である。
【図３】図２に示す基本関数発生器と第一関数発生器と第二関数発生器と第三関数発生器にそれぞれ入力された関数を表わす線図である。
【図４】従来例の全体概要構成図である。
【図５】従来例における制御器のブロック図である。
【図６】図５に示される基本関数発生器に入力された関数を表わす線図である。
【符号の説明】
１ ボイラ
６ ミル
７ 一次空気ライン
８ 二次空気ライン
９ 排ガスライン
１０ 空気予熱器
１３ 一次空気バイパスライン
１４ 一次空気温度調節ダンパ
１５ 一次空気温度調節ダンパ
１６ 一次空気流量調節ダンパ
１７ ミル一次空気流量
１８ 流量検出器
１９ ミル給炭量
２０ 給炭量検出器
２１ 一次空気流量調節ダンパ開度指令
２２ 制御器
２３ ミル一次空気流量設定値
２３Ａ ミル一次空気流量設定値
２３Ｂ ミル一次空気流量設定値
２３Ｃ ミル一次空気流量設定値
２４ 基本関数発生器
２４Ａ 第一関数発生器
２４Ｂ 第二関数発生器
２４Ｃ 第三関数発生器
３１ 温度検出器
３２ 空気予熱器出口ガス温度
３３ 温度検出器
３４ ミル入口一次空気温度
３５ 温度検出器
３６ ミル出口一次空気温度
３７ 差圧検出器
３８ ミル差圧
６０ 一次空気温度調節ダンパ開度指令
６１ 一次空気温度調節ダンパ開度指令
ＴG 設定値（空気予熱器出口ガス温度）
Ｔ0 設定値（ミル入口一次空気温度）
Ｔ1 設定値（ミル入口一次空気温度）
Ｔ2 設定値（ミル入口一次空気温度）
Ａ 設定値（ミル給炭量）
Ｔx 設定値（ミル出口一次空気温度）
ΔＰ 設定値（ミル差圧）
【発明の属する技術分野】
本発明は、微粉炭焚ボイラ設備のミル一次空気流量制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は火力発電等に用いられる微粉炭焚のボイラ設備の一例を表わすものであって、１は微粉炭焚のボイラ、２はボイラ１の火炉、３は火炉２の下流側に形成された後部伝熱部、４は火炉２に配設された微粉炭燃焼用のバーナ、５はバーナ４のウィンドボックス、６は石炭を微粉砕し且つ乾燥させ微粉炭としてバーナ４へ供給するためのミル、７は微粉炭の乾燥並びに搬送用の一次空気をミル６へ供給する一次空気ライン、８は燃焼用の二次空気をウィンドボックス５へ供給する二次空気ライン、９はボイラ１から排出される排ガスが流れる排ガスライン、１０は排ガスと一次空気並びに二次空気とを熱交換させる空気予熱器、１１は一次空気を圧送する一次通風機（ＰＡＦ）、１２は二次空気を圧送する押込通風機（ＦＤＦ）、１３は空気予熱器１０をバイパスするよう一次空気ライン７に設けられた一次空気バイパスラインであり、前記一次空気ライン７と一次空気バイパスライン１３途中に、一次空気ライン７を流れ空気予熱器１０を通過する一次空気の流量と、一次空気バイパスライン１３を流れ空気予熱器１０をバイパスする一次空気の流量とを調節することにより、ミル６出口の一次空気の温度を制御するための一次空気温度調節ダンパ１４，１５を設け、前記一次空気バイパスライン１３の合流点より下流側における一次空気ライン７途中に、ミル６へ供給される一次空気の流量を制御するための一次空気流量調節ダンパ１６を設けると共に、前記ミル６へ供給されるミル一次空気流量１７を検出する流量検出器１８と、前記ミル６へ供給されるミル給炭量１９を検出する給炭量検出器２０と、ミル６の出側におけるミル出口一次空気温度３６を検出する温度検出器３５と、前記流量検出器１８で検出されたミル一次空気流量１７が前記給炭量検出器２０で検出されたミル給炭量１９に基づくミル一次空気流量設定値と等しくなるよう一次空気流量調節ダンパ１６へ一次空気流量調節ダンパ開度指令２１を出力すると共に、前記温度検出器３５で検出されたミル出口一次空気温度３６がミル出口一次空気温度設定値と等しくなるよう一次空気温度調節ダンパ１４，１５へ一次空気温度調節ダンパ開度指令６０，６１を出力する制御器２２とを設けてある。
【０００３】
前記制御器２２は、図５に示される如く、ミル給炭量１９に基づきミル一次空気流量設定値２３を求めて出力する基本関数発生器２４と、必要に応じて操作員の手動操作によりミル一次空気流量設定値２３に対するバイアス２５を設定するためのバイアス設定器２６と、前記基本関数発生器２４から出力されるミル一次空気流量設定値２３に対しバイアス設定器２６で設定されたバイアス２５を加算しミル一次空気流量設定値２３’として出力する加算器２７と、該加算器２７から出力されるミル一次空気流量設定値２３’と前記流量検出器１８で検出されたミル一次空気流量１７とのミル一次空気流量偏差２８を求めて出力する減算器２９と、該減算器２９から出力されるミル一次空気流量偏差２８を比例積分処理して該ミル一次空気流量偏差２８をなくすための一次空気流量調節ダンパ開度指令２１を出力する比例積分調節器３０と、予め設定されたミル出口一次空気温度設定値６２と前記温度検出器３５で検出されたミル出口一次空気温度３６とのミル出口一次空気温度偏差６３を求めて出力する減算器６４と、該減算器６４から出力されるミル出口一次空気温度偏差６３を比例積分処理して該ミル出口一次空気温度偏差６３をなくすための一次空気温度調節ダンパ開度指令６０，６１を出力する比例積分調節器６５とを備えてなる構成を有している。
【０００４】
尚、前記基本関数発生器２４には、図６に示されるように、ミル給炭量１９とミル一次空気流量設定値２３との基本となる関係を表わす関数が入力されており、該関数は、ミル給炭量１９が所定の値以下である場合には、ミル一次空気流量設定値２３を略一定の値として出力し、ミル給炭量１９が所定の値を越えている場合には、ミル給炭量１９の増減に対しミル一次空気流量設定値２３を略比例させる形で増減させるような関数としてある。
【０００５】
図４に示されるような微粉炭焚のボイラ設備においては、一次通風機１１の作動により一次空気がミル６へ供給され、該ミル６で粉砕され且つ乾燥された微粉炭がバーナ４へ供給されると共に、押込通風機１２の作動により二次空気がウィンドボックス５へ供給され、火炉２内で微粉炭の燃焼が行われ、発生した燃焼ガスの熱により、後部伝熱部３内の図示していない再熱器、過熱器、節炭器等が加熱されて蒸気が発生し、該蒸気によって図示していない蒸気タービンが駆動されて発電が行われる一方、前記後部伝熱部３から排出される排ガスは、排ガスライン９を流れて空気予熱器１０へ導入され、該空気予熱器１０において前記一次空気並びに二次空気が加熱され、熱回収が行われるようになっている。
【０００６】
このとき、前記ミル６へ供給されるミル一次空気流量１７は流量検出器１８によって検出され、且つ前記ミル６へ供給されるミル給炭量１９は給炭量検出器２０によって検出されており、制御器２２においては、給炭量検出器２０で検出されたミル給炭量１９に基づきミル一次空気流量設定値２３が基本関数発生器２４で求められて加算器２７へ出力され、ここで、バイアス２５が設定されていない場合には、前記基本関数発生器２４から出力されるミル一次空気流量設定値２３がそのまま加算器２７からミル一次空気流量設定値２３’として減算器２９へ出力され、該減算器２９において前記加算器２７から出力されるミル一次空気流量設定値２３’と前記流量検出器１８で検出されたミル一次空気流量１７とのミル一次空気流量偏差２８が求められて比例積分調節器３０へ出力され、該比例積分調節器３０において前記減算器２９から出力されるミル一次空気流量偏差２８が比例積分処理されて該ミル一次空気流量偏差２８をなくすための一次空気流量調節ダンパ開度指令２１が一次空気流量調節ダンパ１６へ出力され、該一次空気流量調節ダンパ１６の開度調節により、前記ミル６へ供給されるミル一次空気流量１７がミル一次空気流量設定値２３と等しくなるよう制御が行われる。
【０００７】
一方、前記ミル６の出側におけるミル出口一次空気温度３６は温度検出器３５によって検出されており、前記制御器２２の減算器６４においては、予め設定されたミル出口一次空気温度設定値６２と前記温度検出器３５で検出されたミル出口一次空気温度３６とのミル出口一次空気温度偏差６３が求められて比例積分調節器６５へ出力され、該比例積分調節器６５において前記減算器６４から出力されるミル出口一次空気温度偏差６３が比例積分処理されて該ミル出口一次空気温度偏差６３をなくすための一次空気温度調節ダンパ開度指令６０，６１が一次空気温度調節ダンパ１４，１５へ出力され、該一次空気温度調節ダンパ１４，１５の開度調節により、前記ミル６の出側におけるミル出口一次空気温度３６がミル出口一次空気温度設定値６２と等しくなるよう制御が行われる。
【０００８】
又、前記ミル６の起動時や湿分の多い石炭がミル６に供給された場合には、必要に応じて操作員の手動操作によりバイアス設定器２６においてミル一次空気流量設定値２３に対するバイアス２５が設定され、前記基本関数発生器２４から出力されるミル一次空気流量設定値２３に対しバイアス設定器２６で設定されたバイアス２５が加算され、前記ミル一次空気流量１７がバイアス２５の分だけ増量されるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の如く、一次空気の一部を空気予熱器１０を通さずにバイパスさせることによってミル出口一次空気温度３６を一定に制御するようにした従来の微粉炭焚ボイラ設備の場合、湿分の少ない石炭、即ち一次空気の熱量が低くてよい石炭がミル６に供給されると、ミル出口一次空気温度３６が上昇するため、該ミル出口一次空気温度３６を下げるように、空気予熱器１０をバイパスする一次空気の流量が増加し、空気予熱器１０での熱交換量が低下して、結果的に空気予熱器１０の出口ガス温度が上昇し、系外に捨てられてしまう熱が多くなってボイラ効率の低下につながる一方、空気予熱器１０の下流側機器等の耐熱温度を越えるような場合には、炭種の変更を余儀なくされたり、負荷の制約につながるという欠点を有していた。
【００１０】
尚、ミル６に注水することによって一次空気の流量を強制的に増加させる方法もあるが、この方法も結果的には石炭を乾燥させるために無駄な熱を消費して損失が多くなり、やはりボイラ効率の低下につながり、好ましい手段であるとは言えなかった。
【００１１】
本発明は、斯かる実情に鑑み、湿分の少ない石炭がミルに供給されたような場合にも、空気予熱器をバイパスする一次空気の流量を増加させずに、空気予熱器での熱交換量を確保し得、空気予熱器出口ガス温度を低下させて、系外に捨てられてしまう熱を最小限に抑えることができ、ボイラ効率向上を図り得る微粉炭焚ボイラ設備のミル一次空気流量制御装置を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、微粉炭焚のボイラから排出される排ガスとミルへ供給される一次空気並びにボイラへ供給される燃焼用の二次空気とを熱交換させる空気予熱器を備え、空気予熱器を通過する一次空気の流量と、空気予熱器をバイパスする一次空気の流量とを調節することにより、ミル出口一次空気温度を一定に制御するよう構成した微粉炭焚ボイラ設備のミル一次空気流量制御装置であって、
空気予熱器出口ガス温度が設定値より高く、ミル入口一次空気温度が設定値より低く、ミル給炭量が設定値より多く、ミル出口一次空気温度が設定値と略等しく、且つミル差圧が設定値より低い場合に、ミル給炭量に基づくミル一次空気流量設定値を低く設定し、ミル一次空気流量を低下させる制御器を備えたことを特徴とする微粉炭焚ボイラ設備のミル一次空気流量制御装置にかかるものである。
【００１３】
前記微粉炭焚ボイラ設備のミル一次空気流量制御装置においては、ミル入口一次空気温度の設定値を段階的に複数設定し、該段階的に複数設定された設定値のうちどの設定値よりミル入口一次空気温度が低くなっているかに応じて、ミル給炭量に基づくミル一次空気流量設定値を段階的に低く設定することができる。
【００１４】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１５】
空気予熱器出口ガス温度が設定値より高く、ミル入口一次空気温度が設定値より低く、ミル給炭量が設定値より多く、ミル出口一次空気温度が設定値と略等しく、且つミル差圧が設定値より低い場合に、ミル給炭量に基づくミル一次空気流量設定値を低く設定し、ミル一次空気流量を低下させるようにすると、湿分の少ない石炭、即ち一次空気の熱量が低くてよい石炭がミルに供給されたとしても、ミル一次空気流量を低下させた分だけ一次空気の熱量が低くなり、ミル出口一次空気温度が低下するため、該ミル出口一次空気温度を上げるように、空気予熱器を通過する一次空気の流量が増やされて空気予熱器をバイパスする一次空気の流量が増加しなくなり、且つミル一次空気流量を低下させた分だけボイラへ供給される全体の空気流量が減少するためそれを補うように二次空気の流量が増加する形となり、空気予熱器での熱交換量が低下しなくなって、空気予熱器出口ガス温度の上昇が抑えられ、系外に捨てられてしまう熱が少なくなってボイラ効率の向上につながる一方、空気予熱器の下流側機器等の耐熱温度を越えるようなことが避けられ、炭種の変更を余儀なくされたり、負荷の制約につながる心配もなくなる。
【００１６】
前記微粉炭焚ボイラ設備のミル一次空気流量制御装置において、ミル入口一次空気温度の設定値を段階的に複数設定し、該段階的に複数設定された設定値のうちどの設定値よりミル入口一次空気温度が低くなっているかに応じて、ミル給炭量に基づくミル一次空気流量設定値を段階的に低く設定するようにすると、よりきめの細かい制御を行うことが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１８】
図１及び図２は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図４及び図５と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図４及び図５に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１及び図２に示す如く、空気予熱器１０の出口側における排ガスライン９途中に設けた温度検出器３１で検出された空気予熱器出口ガス温度３２と、一次空気バイパスライン１３の合流点より下流側における一次空気ライン７途中に設けた温度検出器３３で検出されたミル入口一次空気温度３４と、給炭量検出器２０で検出されたミル給炭量１９と、ミル６の出側に設けられた温度検出器３５で検出されたミル出口一次空気温度３６と、差圧検出器３７で検出されたミル差圧３８と、流量検出器１８で検出されたミル一次空気流量１７とを制御器２２へ入力し、該制御器２２において、空気予熱器出口ガス温度３２が設定値より高く、ミル入口一次空気温度３４が設定値より低く、ミル給炭量１９が設定値より多く、ミル出口一次空気温度３６が設定値と略等しく、且つミル差圧３８が設定値より低い場合に、ミル給炭量１９に基づくミル一次空気流量設定値２３を低く設定し、ミル一次空気流量１７を低下させるよう構成した点にある。
【００１９】
本図示例の場合、前記制御器２２は、図２に示す如く、従来と同様の減算器６４と比例積分調節器６５に加え、更に、
ミル給炭量１９に基づきミル一次空気流量設定値２３を求めて出力する基本関数発生器２４と、
ミル給炭量１９に基づき基本となるミル一次空気流量設定値２３を一段階低く設定しミル一次空気流量設定値２３Ａとして出力する第一関数発生器２４Ａと、
ミル給炭量１９に基づき基本となるミル一次空気流量設定値２３を二段階低く設定しミル一次空気流量設定値２３Ｂとして出力する第二関数発生器２４Ｂと、
ミル給炭量１９に基づき基本となるミル一次空気流量設定値２３を三段階低く設定しミル一次空気流量設定値２３Ｃとして出力する第三関数発生器２４Ｃと、
ミル給炭量１９が設定値（Ａ［ｔ／ｈ］）より多く、ミル出口一次空気温度３６が設定値（Ｔx［℃］）と略等しく（Ｔx±３［℃］程度の範囲）、且つミル差圧３８が設定値（ΔＰ［ｋＰａ］）より低い場合に「１」となる論理積信号３９を出力するＡＮＤ回路４０と、
該ＡＮＤ回路４０から出力される論理積信号３９が「１」で、且つ空気予熱器出口ガス温度３２が設定値（ＴG［℃］）より高い場合に「１」となる論理積信号４１を出力するＡＮＤ回路４２と、
該ＡＮＤ回路４２から出力される論理積信号４１が「１」で、且つミル入口一次空気温度３４が設定値（Ｔ0［℃］）より低く設定値（Ｔ1［℃］）より高い場合に「１」となる論理積信号４３を出力するＡＮＤ回路４４と、
前記ＡＮＤ回路４２から出力される論理積信号４１が「１」で、且つミル入口一次空気温度３４が設定値（Ｔ1［℃］）より低く設定値（Ｔ2［℃］）より高い場合に「１」となる論理積信号４５を出力するＡＮＤ回路４６と、
前記ＡＮＤ回路４２から出力される論理積信号４１が「１」で、且つミル入口一次空気温度３４が設定値（Ｔ2［℃］）より低い場合に「１」となる論理積信号４７を出力するＡＮＤ回路４８と、
通常の状態では図２中ｂ側に切り換えられ基本関数発生器２４から出力されるミル一次空気流量設定値２３をそのままミル一次空気流量設定値２３Ｄとして出力する一方、ＡＮＤ回路４４から出力される論理積信号４３が「１」である場合には図２中ａ側に切り換えられ第一関数発生器２４Ａから出力されるミル一次空気流量設定値２３Ａをミル一次空気流量設定値２３Ｄとして出力する切換器４９と、
通常の状態では図２中ｂ側に切り換えられ切換器４９から出力されるミル一次空気流量設定値２３Ｄをそのままミル一次空気流量設定値２３Ｅとして出力する一方、ＡＮＤ回路４６から出力される論理積信号４５が「１」である場合には図２中ａ側に切り換えられ第二関数発生器２４Ｂから出力されるミル一次空気流量設定値２３Ｂをミル一次空気流量設定値２３Ｅとして出力する切換器５０と、
通常の状態では図２中ｂ側に切り換えられ切換器５０から出力されるミル一次空気流量設定値２３Ｅをそのままミル一次空気流量設定値２３Ｆとして出力する一方、ＡＮＤ回路４８から出力される論理積信号４７が「１」である場合には図２中ａ側に切り換えられ第三関数発生器２４Ｃから出力されるミル一次空気流量設定値２３Ｃをミル一次空気流量設定値２３Ｆとして出力する切換器５１と、
該切換器５１から出力されるミル一次空気流量設定値２３Ｆと前記流量検出器１８で検出されたミル一次空気流量１７とのミル一次空気流量偏差２８を求めて出力する減算器２９と、
該減算器２９から出力されるミル一次空気流量偏差２８を比例積分処理して該ミル一次空気流量偏差２８をなくすための一次空気流量調節ダンパ開度指令２１を出力する比例積分調節器３０と
を備えてなる構成を有している。
【００２０】
尚、従来と同様、前記基本関数発生器２４には、図３に示すように、ミル給炭量１９とミル一次空気流量設定値２３との基本となる関係を表わす関数が入力されているが、第一関数発生器２４Ａには、ミル給炭量１９に基づき基本となるミル一次空気流量設定値２３を一段階低く設定しミル一次空気流量設定値２３Ａとして出力するような関数を入力し、第二関数発生器２４Ｂには、ミル給炭量１９に基づき基本となるミル一次空気流量設定値２３を二段階低く設定しミル一次空気流量設定値２３Ｂとして出力するような関数を入力し、第三関数発生器２４Ｃには、ミル給炭量１９に基づき基本となるミル一次空気流量設定値２３を三段階低く設定しミル一次空気流量設定値２３Ｃとして出力するような関数を入力してある。
【００２１】
ここで、前述の如く、基本となるミル一次空気流量設定値２３を低く設定する上で、基準となるのは空気予熱器出口ガス温度３２であって、この設定値（ＴG［℃］）に関しては、空気予熱器１０の下流側機器等の耐熱温度並びにボイラ効率を考慮した温度としてあるが、これに加えて、ミル入口一次空気温度３４を見ているのは、該ミル入口一次空気温度３４がある温度（例えばＴ0［℃］）以上の状態でミル一次空気流量１７を絞ると、一次空気の温度が上がりすぎてミル６に悪影響を及ぼす虞があり、これを避けるためであり、又、ミル給炭量１９とミル出口一次空気温度３６とミル差圧３８を見ているのは、ミル６が定格以上の状態で運転されていることを確認するためであり、そのうちの特にミル差圧３８はミル６内における石炭の炭層形成量のインデックスであって、ミル差圧３８がある圧力以上の状態、即ちミル６内における石炭の炭層形成量が多い状態でミル一次空気流量１７を絞ると、ミル６から微粉炭が搬出されにくくなってますます炭層形成量が増え、ミル６の負担が大きくなる虞があり、これを避けるためである。
【００２２】
次に、上記図示例の作動を説明する。
【００２３】
本図示例における微粉炭焚のボイラ設備においては、従来と同様、一次通風機１１の作動により一次空気がミル６へ供給され、該ミル６で粉砕され且つ乾燥された微粉炭がバーナ４へ供給されると共に、押込通風機１２の作動により二次空気がウィンドボックス５へ供給され、火炉２内で微粉炭の燃焼が行われ、発生した燃焼ガスの熱により、後部伝熱部３内の図示していない再熱器、過熱器、節炭器等が加熱されて蒸気が発生し、該蒸気によって図示していない蒸気タービンが駆動されて発電が行われる一方、前記後部伝熱部３から排出される排ガスは、排ガスライン９を流れて空気予熱器１０へ導入され、該空気予熱器１０において前記一次空気並びに二次空気が加熱され、熱回収が行われるようになっているが、このとき、前記ミル６へ供給されるミル一次空気流量１７は流量検出器１８によって検出され、且つ前記ミル６へ供給されるミル給炭量１９は給炭量検出器２０によって検出され、更に、空気予熱器出口ガス温度３２は温度検出器３１によって検出され、ミル入口一次空気温度３４は温度検出器３３によって検出され、ミル出口一次空気温度３６は温度検出器３５で検出され、ミル差圧３８は差圧検出器３７によって検出され、それぞれ制御器２２へ入力されている。
【００２４】
前記制御器２２においては、給炭量検出器２０で検出されたミル給炭量１９に基づきミル一次空気流量設定値２３が基本関数発生器２４で求められて切換器４９へ出力される一方、前記ミル給炭量１９に基づき基本となるミル一次空気流量設定値２３を一段階低く設定したミル一次空気流量設定値２３Ａが第一関数発生器２４Ａで求められて切換器４９へ出力され、又、前記ミル給炭量１９に基づき基本となるミル一次空気流量設定値２３を二段階低く設定したミル一次空気流量設定値２３Ｂが第二関数発生器２４Ｂで求められて切換器５０へ出力され、更に又、前記ミル給炭量１９に基づき基本となるミル一次空気流量設定値２３を三段階低く設定したミル一次空気流量設定値２３Ｃが第三関数発生器２４Ｃで求められて切換器５１へ出力されており、ここで、空気予熱器出口ガス温度３２が設定値（ＴG［℃］）以下であるか、ミル入口一次空気温度３４が設定値（Ｔ0［℃］）以上であるか、ミル給炭量１９が設定値（Ａ［ｔ／ｈ］）以下であるか、ミル出口一次空気温度３６が設定値（Ｔx［℃］）と略等しくなっていないか、又はミル差圧３８が設定値（ΔＰ［ｋＰａ］）以上である場合には、ＡＮＤ回路４４，４６，４８から出力される論理積信号４３，４５，４７はいずれも「０」となるため、切換器４９，５０，５１はいずれも図２中ｂ側に切り換えられており、基本関数発生器２４から出力されるミル一次空気流量設定値２３がそのまま切換器４９，５０，５１を経てミル一次空気流量設定値２３Ｆとして減算器２９へ出力され、該減算器２９において前記切換器５１から出力されるミル一次空気流量設定値２３Ｆと前記流量検出器１８で検出されたミル一次空気流量１７とのミル一次空気流量偏差２８が求められて比例積分調節器３０へ出力され、該比例積分調節器３０において前記減算器２９から出力されるミル一次空気流量偏差２８が比例積分処理されて該ミル一次空気流量偏差２８をなくすための一次空気流量調節ダンパ開度指令２１が一次空気流量調節ダンパ１６へ出力され、該一次空気流量調節ダンパ１６の開度調節により、前記ミル６へ供給されるミル一次空気流量１７がミル一次空気流量設定値２３と等しくなるよう制御が行われる。
【００２５】
これに対し、空気予熱器出口ガス温度３２が設定値（ＴG［℃］）より高く、ミル入口一次空気温度３４が設定値（Ｔ0［℃］）より低く設定値（Ｔ1［℃］）より高く、ミル給炭量１９が設定値（Ａ［ｔ／ｈ］）より多く、ミル出口一次空気温度３６が設定値（Ｔx［℃］）と略等しく、且つミル差圧３８が設定値（ΔＰ［ｋＰａ］）より低い場合には、ＡＮＤ回路４４から出力される論理積信号４３が「１」となって、切換器４９が図２中ａ側に切り換えられ、ＡＮＤ回路４６，４８から出力される論理積信号４５，４７はいずれも「０」のままで切換器５０，５１は図２中ｂ側に保持されているため、第一関数発生器２４Ａから出力されるミル一次空気流量設定値２３Ａが切換器４９，５０，５１を経てミル一次空気流量設定値２３Ｆとして減算器２９へ出力され、該減算器２９において前記切換器５１から出力されるミル一次空気流量設定値２３Ｆと前記流量検出器１８で検出されたミル一次空気流量１７とのミル一次空気流量偏差２８が求められて比例積分調節器３０へ出力され、該比例積分調節器３０において前記減算器２９から出力されるミル一次空気流量偏差２８が比例積分処理されて該ミル一次空気流量偏差２８をなくすための一次空気流量調節ダンパ開度指令２１が一次空気流量調節ダンパ１６へ出力され、該一次空気流量調節ダンパ１６の開度調節により、前記ミル６へ供給されるミル一次空気流量１７が、基本となるミル一次空気流量設定値２３を一段階低く設定したミル一次空気流量設定値２３Ａと等しくなるよう制御される。
【００２６】
又、空気予熱器出口ガス温度３２が設定値（ＴG［℃］）より高く、ミル入口一次空気温度３４が設定値（Ｔ1［℃］）より低く設定値（Ｔ2［℃］）より高く、ミル給炭量１９が設定値（Ａ［ｔ／ｈ］）より多く、ミル出口一次空気温度３６が設定値（Ｔx［℃］）と略等しく、且つミル差圧３８が設定値（ΔＰ［ｋＰａ］）より低い場合には、ＡＮＤ回路４６から出力される論理積信号４５が「１」となって、切換器５０が図２中ａ側に切り換えられ、ＡＮＤ回路４８から出力される論理積信号４７は「０」のままで切換器５１は図２中ｂ側に保持されているため、第二関数発生器２４Ｂから出力されるミル一次空気流量設定値２３Ｂが切換器５０，５１を経てミル一次空気流量設定値２３Ｆとして減算器２９へ出力され、該減算器２９において前記切換器５１から出力されるミル一次空気流量設定値２３Ｆと前記流量検出器１８で検出されたミル一次空気流量１７とのミル一次空気流量偏差２８が求められて比例積分調節器３０へ出力され、該比例積分調節器３０において前記減算器２９から出力されるミル一次空気流量偏差２８が比例積分処理されて該ミル一次空気流量偏差２８をなくすための一次空気流量調節ダンパ開度指令２１が一次空気流量調節ダンパ１６へ出力され、該一次空気流量調節ダンパ１６の開度調節により、前記ミル６へ供給されるミル一次空気流量１７が、基本となるミル一次空気流量設定値２３を二段階低く設定したミル一次空気流量設定値２３Ｂと等しくなるよう制御される。
【００２７】
更に又、空気予熱器出口ガス温度３２が設定値（ＴG［℃］）より高く、ミル入口一次空気温度３４が設定値（Ｔ2［℃］）より低く、ミル給炭量１９が設定値（Ａ［ｔ／ｈ］）より多く、ミル出口一次空気温度３６が設定値（Ｔx［℃］）と略等しく、且つミル差圧３８が設定値（ΔＰ［ｋＰａ］）より低い場合には、ＡＮＤ回路４８から出力される論理積信号４７が「１」となって、切換器５１が図２中ａ側に切り換えられるため、第三関数発生器２４Ｃから出力されるミル一次空気流量設定値２３Ｃが切換器５１を経てミル一次空気流量設定値２３Ｆとして減算器２９へ出力され、該減算器２９において前記切換器５１から出力されるミル一次空気流量設定値２３Ｆと前記流量検出器１８で検出されたミル一次空気流量１７とのミル一次空気流量偏差２８が求められて比例積分調節器３０へ出力され、該比例積分調節器３０において前記減算器２９から出力されるミル一次空気流量偏差２８が比例積分処理されて該ミル一次空気流量偏差２８をなくすための一次空気流量調節ダンパ開度指令２１が一次空気流量調節ダンパ１６へ出力され、該一次空気流量調節ダンパ１６の開度調節により、前記ミル６へ供給されるミル一次空気流量１７が、基本となるミル一次空気流量設定値２３を三段階低く設定したミル一次空気流量設定値２３Ｃと等しくなるよう制御される。
【００２８】
このように、空気予熱器出口ガス温度３２が設定値より高く、ミル入口一次空気温度３４が設定値より低く、ミル給炭量１９が設定値より多く、ミル出口一次空気温度３６が設定値と略等しく、且つミル差圧３８が設定値より低い場合に、ミル給炭量１９に基づくミル一次空気流量設定値２３を低く設定し、ミル一次空気流量１７を低下させるようにすると、湿分の少ない石炭、即ち一次空気の熱量が低くてよい石炭がミル６に供給されたとしても、ミル一次空気流量１７を低下させた分だけ一次空気の熱量が低くなり、ミル出口一次空気温度３６が低下するため、該ミル出口一次空気温度３６を上げるように、空気予熱器１０を通過する一次空気の流量が増やされて空気予熱器１０をバイパスする一次空気の流量が増加しなくなり、且つミル一次空気流量１７を低下させた分だけボイラ１へ供給される全体の空気流量が減少するためそれを補うように二次空気の流量が増加する形となり、空気予熱器１０での熱交換量が低下しなくなって、空気予熱器出口ガス温度３２の上昇が抑えられ、系外に捨てられてしまう熱が少なくなってボイラ効率の向上につながる一方、空気予熱器１０の下流側機器等の耐熱温度を越えるようなことが避けられ、炭種の変更を余儀なくされたり、負荷の制約につながる心配もなくなる。尚、前記ミル一次空気流量１７を低下させることに伴って低下するミル出口一次空気温度３６は、通常、およそ１〜２［℃］程度であり、ミル給炭量１９に基づくミル一次空気流量設定値２３を低く設定するための一つの条件、即ちミル出口一次空気温度３６が設定値（Ｔx［℃］）と略等しい（Ｔx±３［℃］程度の範囲）という条件は維持される形となる。
【００２９】
しかも、本図示例の場合、ミル入口一次空気温度３４の設定値を段階的に複数（Ｔ0［℃］，Ｔ1［℃］，Ｔ2［℃］の三個）設定し、該段階的に複数設定された設定値のうちどの設定値よりミル入口一次空気温度３４が低くなっているかに応じて、ミル給炭量１９に基づくミル一次空気流量設定値２３を段階的に低く設定するようにしてあるため、よりきめの細かい制御を行うことが可能となる。
【００３０】
こうして、湿分の少ない石炭がミル６に供給されたような場合にも、空気予熱器１０をバイパスする一次空気の流量を増加させずに、空気予熱器１０での熱交換量を確保し得、空気予熱器出口ガス温度３２を低下させて、系外に捨てられてしまう熱を最小限に抑えることができ、ボイラ効率向上を図り得る。
【００３１】
尚、本発明の微粉炭焚ボイラ設備のミル一次空気流量制御装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の微粉炭焚ボイラ設備のミル一次空気流量制御装置によれば、湿分の少ない石炭がミルに供給されたような場合にも、空気予熱器をバイパスする一次空気の流量を増加させずに、空気予熱器での熱交換量を確保し得、空気予熱器出口ガス温度を低下させて、系外に捨てられてしまう熱を最小限に抑えることができ、ボイラ効率向上を図り得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例の全体概要構成図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例における制御器のブロック図である。
【図３】図２に示す基本関数発生器と第一関数発生器と第二関数発生器と第三関数発生器にそれぞれ入力された関数を表わす線図である。
【図４】従来例の全体概要構成図である。
【図５】従来例における制御器のブロック図である。
【図６】図５に示される基本関数発生器に入力された関数を表わす線図である。
【符号の説明】
１ ボイラ
６ ミル
７ 一次空気ライン
８ 二次空気ライン
９ 排ガスライン
１０ 空気予熱器
１３ 一次空気バイパスライン
１４ 一次空気温度調節ダンパ
１５ 一次空気温度調節ダンパ
１６ 一次空気流量調節ダンパ
１７ ミル一次空気流量
１８ 流量検出器
１９ ミル給炭量
２０ 給炭量検出器
２１ 一次空気流量調節ダンパ開度指令
２２ 制御器
２３ ミル一次空気流量設定値
２３Ａ ミル一次空気流量設定値
２３Ｂ ミル一次空気流量設定値
２３Ｃ ミル一次空気流量設定値
２４ 基本関数発生器
２４Ａ 第一関数発生器
２４Ｂ 第二関数発生器
２４Ｃ 第三関数発生器
３１ 温度検出器
３２ 空気予熱器出口ガス温度
３３ 温度検出器
３４ ミル入口一次空気温度
３５ 温度検出器
３６ ミル出口一次空気温度
３７ 差圧検出器
３８ ミル差圧
６０ 一次空気温度調節ダンパ開度指令
６１ 一次空気温度調節ダンパ開度指令
ＴG 設定値（空気予熱器出口ガス温度）
Ｔ0 設定値（ミル入口一次空気温度）
Ｔ1 設定値（ミル入口一次空気温度）
Ｔ2 設定値（ミル入口一次空気温度）
Ａ 設定値（ミル給炭量）
Ｔx 設定値（ミル出口一次空気温度）
ΔＰ 設定値（ミル差圧）
Claims (2)
- 微粉炭焚のボイラから排出される排ガスとミルへ供給される一次空気並びにボイラへ供給される燃焼用の二次空気とを熱交換させる空気予熱器を備え、空気予熱器を通過する一次空気の流量と、空気予熱器をバイパスする一次空気の流量とを調節することにより、ミル出口一次空気温度を一定に制御するよう構成した微粉炭焚ボイラ設備のミル一次空気流量制御装置であって、
空気予熱器出口ガス温度が設定値より高く、ミル入口一次空気温度が設定値より低く、ミル給炭量が設定値より多く、ミル出口一次空気温度が設定値と略等しく、且つミル差圧が設定値より低い場合に、ミル給炭量に基づくミル一次空気流量設定値を低く設定し、ミル一次空気流量を低下させる制御器を備えたことを特徴とする微粉炭焚ボイラ設備のミル一次空気流量制御装置。 - ミル入口一次空気温度の設定値を段階的に複数設定し、該段階的に複数設定された設定値のうちどの設定値よりミル入口一次空気温度が低くなっているかに応じて、ミル給炭量に基づくミル一次空気流量設定値を段階的に低く設定するようにした請求項１記載の微粉炭焚ボイラ設備のミル一次空気流量制御装置。
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